курсовая автоматизация

Автоматизированная система управления процессом на фазе обжима и калибровки

Введение

Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК). Контроллер – многофункциональное программируемое средство организации измерительных каналов. ПК обрабатывает по заложенной в нём программе информацию, поступившую от датчиков. Высвечивает на табло значения измеренных параметров. ПК применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса.

Иерархическая структура АСУТП (рис .1) включает в себя;

- 1 й уровень полевого КИП;

• 2 й уровень - станции управления процессом;

• З й уровень оперативного персонала, базирующийся на инженерных и станциях операторов технологического процесса.

Рисунок .1 – Структура АСУТП

1 й уровень АСУТП реализован на базе датчиков и исполнительных механизмов. На уровне 1 частично применяются датчики интеллектуальной серии, и на них выполняются функции опроса и шкалирования измеряемых сигналов с передачей информации по протоколу HART. Технические средства 2,3 уровней размещаются в помещении операторной. Станции управления процессом реализованы на базе контроллера РСУ (распределенная система управления – собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия) и контроллера ПАЗ (система противоаварийной защиты – контролирует нарушения в ходе технологического процесса, осуществляет защиту и блокировку аппаратов, вырабатывает защитные воздействия).

Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.

Контроллеры выполняют следующие функции:

- воспринимают аналоговые, дискретные электрические унифицированные сигналы;

- измеряют и нормируют принятые сигналы;

- выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;

- отображают информацию на экране;

- управляются при помощи стандартной клавиатуры.

З й уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога и оператора-инженера. Обеспечивается ведение базы данных, визуализация состояния технологического оборудования, обработка данных, формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием. Станции оснащены современными ПК.

Информация с контрольно-измерительных приборов и датчиков в виде аналоговых и дискретных сигналов поступает с 1 уровня на технические средства 2 уровня, на которых реализуются в автоматическом режиме функции

сбора, первичной обработки информации, регулирования, блокировок.

Информация, необходимая для контроля и управления технологическими процессами, поступает от контроллеров на 3 й уровень - операторские станции и станции главных специалистов завода.

Диалог оператора с системой управления осуществляется с использованием цветного дисплея, клавиатуры и манипулятора «мышь». На операторской станции сконфигурирован пользовательский интерфейс для взаимодействия оператора с системой. Для вызова необходимой информации оператору достаточно при помощи «мыши» выбрать на экране надпись или изображение какого-либо объекта и одной или двумя манипуляциями вывести на экран необходимую информацию. Клавиатура также может быть использована для получения необходимой информации. Кроме этого при помощи клавиатуры производится ввод текстовой и цифровой информации. Сообщения о нарушениях предупредительных и предаварийных границ для аналоговых параметров, действиях операторов по управлению технологическими процессами регистрируются и выводятся на печать по запросу оператора. Выход аналогового параметра за допустимые границы, сигнализация, нарушение связи с объектами по какому-либо из каналов связи отображается на операторской станции звуковой сигнализацией и цветовым отображением изменений на мнемосхемах. Информация, выводимая оператору на экран монитора по его запросу, может иметь различные виды:

- обобщенная мнемосхема, представляющая весь объект автоматизации. С этой мнемосхемы можно перейти на подробную мнемосхему любого узла, выбрав его на экране курсором;

• мнемосхемы отдельных узлов, отображающие часть технологической цепочки с индикацией величин аналоговых сигналов;

• оперативные тренды, показывающие состояние параметра;

исторические тренды, позволяющие отслеживать состояние аналогового параметра за длительные периоды (смена, сутки, месяц);

• панели контроля и управления аналоговыми регуляторами;

• аварийные и технологические сообщения.

При выборе контроллера решающими факторами являются:

- надежность модулей ввода/вывода;

- скорость обработки и передачи информации;

- широкий ассортимент модулей;

- простота программирования;

- распространенность интерфейса связи с ЭВМ.

Этим условиям удовлетворяет контроллеры фирмы Moore Products Company, также контроллеры Allen Bradley SLC 5/04 корпорации Rockwell (семейство SLC 500 малых программируемых контроллеров), контроллеры YS 170 YOKOGAWA и контроллеры серии TREI-Multi.

В данном проекте использованы контроллеры фирмы Moore Products Company: контроллер APACS+ (подсистема РСУ), контроллере QUADLOG (подсистема ПАЗ).

Контроллер APACS + управляет работой отдельных агрегатов (30-50 контуров регулирования); технологических участков (150 контуров регулирования), цехов с непрерывными и периодическими процессами. Контроллер QUADLOG имеет также несколько модулей. Стандартный аналоговый модуль (SAM) входит в семейство модулей ввода/вывода. Он предназначен для подключения аналоговых и дискретных сигналов. Модуль SAM обеспечивает высокую пропускную способность для стандартных сигналов ввода/вывода (аналоговые входные сигналы (4-20) мА, аналоговые выходные сигналы (4-20) или (0-20) мА, а также дискретные входы и выходы). К модулю SAM можно подключить до 32 каналов. Каждый канал может быть сконфигурирован для работы с аналоговым входом (4-20) мА, аналоговым выходом (4-20) мА или (0-20) мА, дискретным входом или дискретным выходом. Стандартный дискретный модуль (SDM) имеет 32 канала ввода/вывода, каждый из к них может быть сконфигурирован как дискретный вход/выход, дискретный импульсный выход. Модуль позволяет управлять работой электродвигателя, отсечного канала.

Контроллер QUDLOG обеспечивает: повышенные характеристики безопасности, отказоустойчивости и защиты выходов; высокий уровень готовности системы; отказоустойчивость. Система QUDLOG полностью интегрирована с системой управления технологическими процессами APACS+. Это позволяет использовать один операторский интерфейс и средства программирования, что устраняет необходимость дополнительных усилий при установке, конфигурировании, обслуживании и обучении персонала, а также при организации связи систем управления безопасностью и технологическими процессами.

1 Технологический регламент

Перечень параметров контроля и регулирования процесса обжима и калибровки корпусов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Параметры контроля и регулирования при обжиме и калибровке корпусов

Аппарат	Параметры
	Влажность	Обороты	Наличие	давление
Роторный пресс		+	+	+
Микроклимат	+

Таблица 2 – Вид автоматизации

Аппарат и параметр	Величина параметра	Вид автоматизации
		измерение	регулирование	сигнализация	блокировка
Роторный пресс: - Обороты вращения ротора - Давление -Наличие корпуса	8 об/мин 1МПа	+ + +	+ +	+
Микроклимат: - влажность	(45-55)%	+	+

Студент группы 1181-71 Сунгатуллин Э.Ф.

Руководитель: доцент Вахидов Р.М.

Описание функционирования схем контроля и регулирования технологических параметров процесса.

Схема 1 - Контроль наличия сгорающего корпуса при обжиме на роторном прессе (бесконтактный датчик типа Т (ВБО).

Датчики типа Т характеризуются тем, что излучатель и приемник размещены в отдельных корпусах. Прямой оптический луч идет от излучателя к приемнику и может быть перекрыт объектом воздействия. В этом случае перекрывается клапан подачи жатого воздуха.

Схема 2- САР избыточного давления газа (жидкости) в трубопроводе.

Интеллектуальный датчик избыточного давления Метран –100-ДИ (Модель1162, Код МП 2, Вн; выходной сигнал (4-20)mA/HART; диапазон измеряемых давлений (1,0-16) МПа) преобразует текущее значение давления газа (жидкости) в сигнал (4-20)mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ APACS+, где текущее значение давления газа (жидкости) высвечивается и сравнивается с введённым туда заданным значением 5 МПа. При отклонении измеренного значения давления от заданного контроллер РСУ вырабатывает регулирующее воздействие, которое воздействует на клапан на линии подачи компонента А. В результате давление газа (жидкости) в трубопроводе будет заданным. Цифровой сигнал поступает также на вход ПК, где значение давления может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения этой величины). Величина заданного значения давления в программе контроллера РСУ при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. Погрешность цифрового канала измерения составляет 0,1%.

Схема 3- Контроль числа оборотов ротора пресса.

Тахометр электронный модели ТЭЗ ТУ 4218-078-12150638-2001 предназначен для преоб­разования сигналов датчиков вращения, индикации измеренного значения угловой или линейной скорости, выдачи выходного сигнала управления (4-20) мА по достижении минимальной и максимальной уставки. Соответственно имеются два реле с переключающимися контактами. Тахометр используется при температуре воздуха (+10+35)°С, влажности воздуха не более 80%. Диапазон измерения угловой скорости (1-40000) об/мин. Линейная

скорость вращения (0,1-2000) м/мин (V). Погрешность 0,1 % V. Оптоэлектрический датчик оборотов Т2 тахометра электронного ТЭЗ бесконтактный, работает на отражение для измерения угловой скорости. Интерфейс связи с компьютером - RS485. Длина соединительного кабеля между электронным блоком и датчиком – 10 м. Сигнал с тахометра поступает на контроллер, где высвечивается величина текущего значения параметра, а также поступает также на вход ПК, где величина параметра может быть распечатана и использована по назначению (например, для построения графика изменения этой величины).

Схема 4- CАР относительной влажности газовой среды в помещении.

Заданное значение относительной влажности воздуха в помещении реализуем изменением подачи пара. Измерительные преобразователи температуры и влажности ИПТВ – 056 предназначены для преобразования значения относительной влажности и температуры газовых сред в унифицированный токовый сигнал. Область применения: хлебопекарная промышленность; мясопереработка - жарочные шкафы и камеры сушки колбас; деревообработка; энергетика - измерение влажности природного газа, дымовых газов. Принцип измерения влажности основан на изменении электрической емкости чувствительного элемента и преобразовании этого изменения в электрический унифицированный сигнал с учетом компенсации температурной зависимости. Температура измеряется термопреобразователем сопротивления типа Pt100 фирмы "Sensycon". Сенсор влажности и термопреобразователь сопротивления Pt100 защищены от воздействия пыли, масла и т.д. Длина рабочей части (80 - 1000) мм. Масса (0.4 - 0,7) кг, к=2. Выходной сигнал (4-20) мА. Степень защиты от воздействия пыли и воды по ГОСТ 14254. Поверка - 1 раз в год. Гарантия со дня ввода в эксплуатацию 12 мес. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер, где высвечивается величина текущего значения относительной влажности, которая сравнивается с введенным в контроллер заданным значением. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан подачи пара. Сигнал поступает также на вход ПК, где величина относительной влажности может быть распечатана и использована по назначению (например, для построения графика изменения этой величины). Величина заданного значения при необходимости может быть изменена с клавиатуры ПК. В результате функционирования контура регулирования значение относительной влажности в помещении будет стабилизировано на заданном значении.